[发明专利]一种可考虑应力与含水率耦合的冻融循环实验装置

说明书

本发明公开了一种可考虑应力与含水率耦合的冻融循环实验装置，包括实验箱、若干加压系统、加压系统内设置试件、真空电渗系统，用于在电流作用下，通过电泳现象在试件内部形成渗流，进而改变试件在冻融循环过程中的含水率；温控系统；数据采集系统，与所述加压系统、温控系统及真空电渗系统电连接。本发明的目的在于提供一种可考虑应力与含水率耦合的冻融循环实验装置，通过设置加压系统，在实现传统冻融循环过程的同时，能够通过转动螺杆，螺杆带动阳极电机板上下移动，进而控制试件在冻融循环过程中的应力状态，从而完成对自然界冻融循环过程试件受到的应力状态的模拟，并通过力传感器对冻胀过程中试件的膨胀力进行测试。

技术领域

本发明涉及岩土工程中实验设备领域，具体涉及一种可考虑应力与含水率耦合的冻融循环实验装置。

背景技术

我国土地资源丰富，且地质条件复杂。季节性冻土作为一种典型的地质条件，约占我国国土面积的53％，是一种在冬季结冰，在夏季融化的土体。随着我国经济实力的提升和科学技术的进步，一些工程将不可避免的建设在季节性冻土地区。季节性冻土在长期的干湿循环和冻融循环作用下，土体的物理力学性质会不断发生改变，严重时会引起地基的不均匀沉降、路基的翻浆和开裂等问题，给工程建设带来巨大的安全隐患。因而，很有必要对季节性冻土的冻融过程，以及冻融后土体的物理力学性质进行研究。

目前，实验室进行冻融循环试验常用的设备是冻融试验机，通过气冻水融或水冻水融等方法对试件进行多次冻融循环，然后将试件取出进行物理力学实验。该设备具有许多缺点，如试件经过水浴融化后，再次进行冻结时试件总是处于饱和状态；试件在冻融循环过程中处于自由状态，未受应力作用；未对冻胀过程中的膨胀力进行测量等，这都与实际情况有很大不同。在实际情况下，季节性冻土多在冬季结冰，在夏季融化，范围多为表层1-3米厚土层。该表层土在冻结前经历了漫长的旱季，土体含水率较低，一般不为饱和土。另外，土体受上部及周围土体的应力作用，处于不同的应力状态，且冻胀过程受周围土体的约束，会产生一定的膨胀力。

因而，为了对季节性冻土的冻融循环过程进行更真实的实验模拟，研究一种可考虑应力与含水率耦合的冻融循环实验装置将具有十分重要的意义。

发明内容

本发明提供了一种可考虑应力与含水率耦合的冻融循环实验装置，用以解决现有冻融循环实验装置中，未对自然界冻融循环过程的含水率变化、应力状态进行模拟试验的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案，一种可考虑应力与含水率耦合的冻融循环实验装置，一种可考虑应力与含水率耦合的冻融循环实验装置，包括实验箱，还包括：

若干加压系统，设置在实验箱内部，所述加压系统内设置试件，每个试件由一套加压系统进行固定；

真空电渗系统，包括：若干阳极电极板和阴极电极板，与所述若干加压系统中试件一一对应接触，用于在电流作用下，通过电泳现象在试件内部形成渗流，进而改变试件在冻融循环过程中的含水率；

温控系统，与所述实验箱连接；

数据采集系统，包括若干数据采集传感器，所述数据采集传感器设置在所述实验箱和加压系统内，所述数据采集系统与所述加压系统、温控系统及真空电渗系统电连接。

优选的，所述实验箱包括：

实验箱外箱，所述实验箱外箱内设置实验箱内箱，所述实验箱外箱与实验箱内箱之间设置保温层；

所述实验箱外箱上端设置实验箱盖，所述实验箱外箱及实验箱内箱上端与所述实验箱盖接触位置设置双层密封圈；

所述实验箱盖上表面设置实验箱盖把手与真空阀门，所述真空阀门与所述实验箱内箱连通。

优选的，所述加压系统包括：上层盖板、下层盖板、框架立柱、圆形套筒、螺杆；